DE4326519A1 - Taumelscheiben-Kompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehrzylindrischen Taumelscheiben-Kühlkompressor, der in einer Automobil-Klimaanlage verwendet wird.

Ein gattungsgemäßer Taumelscheiben-Kühlkompressor ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 3-92587 (1991) veröffentlicht, der einen vorderen und einen hinteren Zylinderblock hat, welche, um eine Zylinderblockanordnung auszubilden, axial zueinander angeordnet sind. In dieser Zylinderblockanordnung ist folgendes ausgebildet bzw. angeordnet: Eine Vielzahl von paarweise zueinander ausgerichteter Zylinderbohrungen, hin und her bewegbare zweiseitig wirkende Kolben, die jeweils in einer paarweise angeordneten Zylinderbohrung eingepaßt sind und ein vorderes und ein hinteres Gehäuse, das mit den axialen Enden der Zylinderblockanordnung verschraubt ist, wobei eine Ventilplatte zwischen jedem Gehäuse und seinem angrenzenden Ende der Zylinderblockanordnung angeordnet ist. Der Kompressor hat weiterhin eine Antriebswelle, die drehbar mittels Lager in der Zylinderblockanordnung gelagert ist, und eine Taumelscheibe, die unter einem Neigungswinkel fest mit der Antriebswelle verbunden ist, um eine Dreh-Taumelbewegung in einem in der Zylinderblockanordnung ausgebildeten Taumelscheiben-Raum zu ermöglichen. Der Taumelscheiben-Raum ist mit einem Gaseinlaß-Anschlußstück verbunden, das an der Zylinderblockanordnung vorgesehen ist und mit einer externen Leitung verbunden ist, durch die Kühlmittelgas mittels Unterdruck dem Kompressor zugeführt wird. Jeder zweiseitig wirkende Kolben ist mittels je einem vorderen und einem hinteren kugelförmigen Schuh mit der Taumelscheibe derart in Eingriff, so daß die Taumelbewegung der Taumelscheibe in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in seinem korrespondierenden Paar Zylinderbohrungen umgesetzt wird.

Je eine vordere und eine hintere Saugkammer sind durch das vordere und hintere Gehäuse und ihren jeweils angrenzenden Ventilplatten festgelegt, wobei der mittels Unterdruck mit Kühlmittelgas gefüllte Taumelplatten-Raum mit diesen vorderen und hinteren Saugkammern über eine Vielzahl von Ansaugleitungen verbunden ist, die so ausgebildet sind, daß sie sich axial durch die jeweiligen Zylinderblöcke zwischen je zwei am Umfang benachbart angeordneten Zylinderbohrungen erstrecken. Auf ähnliche Weise ist je eine vordere und eine hintere Auslaßkammer an den gegenüberliegenden Enden des Kompressors durch die Gehäuse bzw. Ventilplatten ausgebildet. Diese Auslaßkammern sind über Auslaßleitungen verbunden, die sich in axialer Richtung durch die Zylinderblockanordnungen erstrecken, damit komprimiertes in eine der Auslaßkammern gefördertes Kühlmittelgas in die andere Auslaßkammer strömt und von hier aus zusammen mit dem Kühlmittelgas, welches direkt in die oben erwähnte andere Auslaßkammer gefördert wurde, aus dem Kompressor gefördert wird.

Jede Ventilplatte hat für jede Zylinderbohrung Saugventile nach der Lappen- oder Blattbauart, deren Blatt flexibel und in der Lage ist eine Saugöffnung in der Ventilplatte während eines Saughubes des Kolbens aufgrund eines Differenzdruckes zu öffnen, der dann zwischen der Saugkammer und der mit einem Kolben versehenen Fluidarbeitskammer erzeugt wird. Im oben beschriebenen Taumelscheibenkompressor enthält das Kühlmittelgas einen angemessenen Betrag an Schmieröl, das auf diese Weise im Kompressor in der Form eines Nebels mitgeführt wird, um verschiedene Teile des Kompressors, wie beispielsweise Lager und Gleitflächen von Bauteilen zu schmieren. Es wird jedoch angemerkt, daß ein Teil des Öls sich an der Sitzfläche anhaftet, mit der das Saugventilblatt in geschlossenem Zustand in Kontakt ist und, daß dieses Öl einen Widerstand auf das Saugventil ausübt, wenn dessen Blatt anfängt, aufgrund des Differenzdrucks durch die Saughubbewegung des Kolbens, sich elastisch zu verformen oder aufgebogen zu werden.

Da das flexible Saugventilblatt zum Öffnen der Saugöffnung elastisch gebogen werden muß, muß die Druckdifferenz genügend groß sein, um das Blatt zu einer Biegung zu veranlassen. Das heißt, daß das Blatt selbst, wenn es die Saugöffnung öffnet, einen Widerstand auf die Strömung des Kühlmittelgases ausübt, das in die Zylinderbohrung eingeführt werden soll. Diese auf dem Schmieröl und dem Blatt selbst beruhenden Widerstände führen zu einer Verzögerung beim Öffnen des Saugventils, wodurch das Kühlmittelgasvolumen verringert wird, welches während eines Saughubes des Kolbens in die Fluidarbeitskammer zugeführt wird, mit der Folge, daß dementsprechend die volumetrische Leistungsfähigkeit des Kompressors verringert wird. Weiterhin verursachen die in den Zylinderblöcken ausgebildeten Axialleitungen, die sich zwischen dem Taumelscheibenraum und der vorderen und hinteren Saugkammer erstrecken, einen Druckverlust an dem durch sie hindurchfließenden Kühlmittelgas, wodurch die Leistungsfähigkeit des Kompressors beeinträchtigt wird.

Es ist anzumerken, daß für jeden vorgegebenen Durchmesser der Zylinderbohrungen in einem Kompressor die Bohrungen derart angeordnet werden sollen und mit einem derartigen Abstand in der Zylinderblockanordnung in Umfangsrichtung voneinander beabstandet werden sollen, daß die gewünschte Wanddicke zwischen allen in Umfangsrichtung benachbarten Zylinderbohrungen aufrechterhalten wird, um die Gesamtfestigkeit und Haltbarkeit der Zylinderblockanordnung sicherzustellen. Werden die Zylinderbohrungen, mit dem Ziel die Wanddicke zu vergrößern, in Richtung des Außenumfangs der Zylinderblockanordnung angeordnet, so wird die Anordnung in radialer Richtung vergrößert, wodurch der Kompressor selbst nachteilhafterweise in seiner Größe wächst. Werden andererseits die Zylinderbohrungen, mit dem Ziel die Kompressorgröße zu verringern, in Richtung des axialen Zentrums der Zylinderblockanordnung angeordnet, so wird in gegensätzlicher Weise die Festigkeit durch die verringerte Wanddicke verschlechtert. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß die Ansaug- und Auslaßleitungen, die sich in axialer Richtung in den Zylinderblöcken erstrecken, sich dahingehend nachteilhaft auswirken, indem sie die Wanddicke verringern; daher ist es schwierig, die Festigkeit der Zylinderblockanordnung bei gleichzeitig kompakter Bauweise des Kompressors aufrechtzuerhalten.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Taumelscheibenkühlkompressor zur Verfügung zu stellen, der die oben erwähnten Probleme löst.

Die obige Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Taumelscheiben-Kompressor, der einen Zylinderblock hat, in dem ein Raum ausgebildet ist, der zur Aufnahme einer Taumelscheibe und auch als eine Saugkammer des Kompressors dient und, in dem eine Vielzahl von Zylinderbohrungen ausgebildet sind, wobei jede der Zylinderbohrungen einen hin und her bewegbaren zweiseitig wirkenden Kolben aufnimmt. Der Kompressor hat weiterhin eine Antriebswelle, in dem eine axiale Auslaßleitung ausgebildet ist, die in Verbindung mit der vorderen und der hinteren Auslaßkammer im vorderen bzw. hinteren Gehäuse steht, welche wiederum an den axialen Enden des Zylinderblocks befestigt sind, wobei eine Ventilplatte zwischen jedem der Gehäuse und seinem benachbarten Ende des Zylinderblocks angeordnet ist.

Der Kompressor hat weiterhin je ein vorderes und hinteres Saugventil nach der Drehbauart, das in zentral im Zylinderblock ausgebildeten Bohrungen axial gleitend eingepaßt ist, so daß ein axiales Ende eines jeden Saugventils einem Unterdruck ausgesetzt ist und sein anderes Ende dem Auslaßdruck des Kühlmittelgases ausgesetzt ist. Jedes Saugventil ist drehfest auf der Antriebswelle montiert, und es ist in ihm eine Fluidleitung ausgebildet, die in ständiger Verbindung mit dem Taumelscheibenraum ist und, die mit dem jeweiligen Zylinderbohrungen durch die eigene Drehbewegung des Ventils verbindbar ist. Das heißt, es ist derart angeordnet, daß das Saugventil in der Lage ist, seine Fluidleitung nach und nach in Synchronisation mit der Drehbewegung der Antriebswelle mit der Fluidarbeitskammer des Kompressors in Verbindung zu bringen, um im Taumelscheibenraum befindliches Kühlmittelgas in die jeweilige Fluidarbeitskammer über die Fluidleitung zuzuführen.

Entsprechend dem einen erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiel hat jedes Saugventil eine konisch nach innen ausgebildete äußere Umfangsfläche, die in gleitendem Kontakt mit der konisch komplementär ausgebildeten Umfangsfläche ihrer im Zylinderblock ausgebildeten zentralen Aufnahmebohrung ist, wobei es so in der Bohrung angeordnet ist, daß sein größeres Ende dem Auslaßdruck und sein gegenüberliegendes kleines Ende dem Unterdruck ausgesetzt ist, so daß das Saugventil durch die Ansaug- Auslaßdruckdifferenz in einwärtiger Richtung vorgespannt wird.

Die Antriebswelle wird durch je ein vorderes und ein hinteres Kegelrollenlage gelagert, welches in auswärtiger Richtung, aber benachbart zum jeweiligen Saugventil, angeordnet ist. In der Antriebswelle ist ein Schmierölloch ausgebildet, das sich in radialer Richtung von seiner mittig angeordneten axialen Auslaßleitung zu seiner äußeren Umfangsfläche hin erstreckt, um derart ausgerichtet zu sein, daß Schmieröl in Richtung der Gleitflächen zwischen dem Saugventil und seiner Aufnahmebohrung und ebenso zu den Lagern geführt wird. Das Schmieröl, das in den Spalt zwischen den oben erwähnten Gleitflächen eingedrungen ist, schmiert nicht nur diese Flächen, sondern bedingt ebenso eine wirkungsvolle Abdichtung des Saugventils.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine längsgeschnittene Ansicht eines mehrzylindrischen Taumelscheiben-Kühlkompressors, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines vorderen Saugventils, das auf eine Antriebswelle des Kompressors gemäß Fig. 1 montiert ist;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht durch einen vorderen Zylinderblock und ein vorderes Saugventil des Kompressors entlang der Linie III-III gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die ähnlich zu Fig. 3 ist, jedoch durch den hinteren Zylinderblock und ein hinteres Saugventil des Kompressors entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 1 geschnitten ist;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht durch einen vorderen Zylinderblock entlang der Linie V-V gemäß Fig. 1;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die ähnlich zu Fig. 5 ist, jedoch durch den hinteren Zylinderblock entlang der Linie VI- VI gemäß Fig. 1 geschnitten ist;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch ein vorderes Gehäuse des Kompressors entlang der Linie VII-VII gemäß Fig. 1; und

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die ähnlich zu Fig. 7 ist, jedoch durch ein hinteres Gehäuse des Kompressors entlang der Linie VIII-VIII gemäß Fig. 1 geschnitten ist.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß aufgebauter Kompressor dargestellt, der je einen vorderen und einen hinteren Zylinderblock 1, 2 hat, die in abdichtender Weise miteinander verbunden sind, um eine Zylinderblockanordnung auszubilden, und die derart zueinander ausgerichtet sind, daß sie eine gewünschte Anzahl von vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 13, 14 (13A, 14A) ausbilden (5 Paare gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4), die gleichwinklig zueinander um eine und in paralleler Ausrichtung zu einer Antriebswelle 7 angeordnet sind, die drehbar mittels einem vorderen und einem hinteren Kegelrollenlager 8, 9 gelagert ist. Jedes der Lager hat eine Vielzahl von Kegelrollen 8c, 9c, einen Außenring 8a, 9a bzw. einen Innenring 8b, 9b. Die vordere und hintere Zylinderbohrung 13, 14 eines jeden Paars sind axial zueinander ausgerichtet, um eine einzelne Zylinderbohrung auszubilden, in der ein zweiseitig wirkender oder beidseitiger Kolben 15 (15A) aufgenommen wird, der in seinem jeweils zugeordneten Paar Zylinderbohrungen eingepaßt ist, um eine gleitende Hin- und Herbewegung zu ermöglichen. Die Zylinderblöcke 1, 2 sind mit je einer zentralen Bohrungen 1a, 2a versehen, um darin je ein Saugventil 27, 28 nach der Drehbauweise aufzunehmen, welches in einem späteren Abschnitt dieser Beschreibung näher beschrieben wird.

Der Kompressor hat weiterhin ein vorderes Gehäuse 18, das mittels einer Vielzahl von Schraubenbolzen 21 auf dichtende Weise mit dem vorderen Ende der Zylinderblockanordnung verbunden ist, wobei eine Ventilplatte 3 zwischen dem Gehäuse und dem vorderen Ende der Zylinderblockanordnung angeordnet ist. Auf ähnliche Weise ist ein hinteres Gehäuse 19 zusammen mit einer Ventilplatte 4 mit dem hinteren Ende der Anordnung mittels einer Vielzahl von Schraubenbolzen 22 verklemmt. Die Ventilplatten 3, 4 haben ringförmige Vorsprünge, die eine zentrale Bohrung 3a, 4a festlegen, um die Kegelrollenlager 8, 9 darin aufzunehmen, und sie haben ringförmige Abschnitte 3b, 4b, die sich radial nach innen erstrecken, um ringförmige Schulterabschnitte auszubilden, die mit den äußeren Umfangskanten der jeweiligen das Saugventil aufnehmenden Bohrungen 1a, 2a in Anlage ist, um die Position der Ventilplatten in radialer Richtung bezüglich der Zylinderblockanordnung festzulegen. Positionsstifte 5, 6 sind durch Löcher gesteckt, die durch die Zylinderblöcke 1, 2 die Ventilplatten 3, 4 und die Gehäuse 18, 19 gebohrt worden sind, um ein Drehen der Ventilplatten zu verhindern.

Der vordere und der hintere Zylinderblock wirken derart zusammen, daß ein Raum 11 zur Aufnahme einer kreisförmigen Taumelscheibe 10 ausgebildet wird. Die Taumelscheibe 10 ist fest mit der Antriebswelle 7 unter einem bestimmten Neigungswinkel verbunden, so daß die Scheibe, wenn sie durch die Antriebswelle angetrieben wird, in ihrem Raum 11 eine drehende, taumelnde bzw. wankende Bewegung ausführt. Die Taumelscheibe 10 steht auf antreibende Weise mittels je einem vorderen und hinteren kugelförmigen Schuh 16, 17 mit dem Zentrum eines jeden zweiseitig wirkenden Kolbens 15 in Eingriff, so daß die durch die Drehung der Antriebswelle 7 verursachte Dreh-Taumel-Bewegung der Taumelscheibe in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in seinem Paar Zylinderbohrungen umgesetzt wird, somit werden volumenvariable Fluidarbeitskammern P (Pa, Pb) auf den gegenüberliegenden Seiten des zweiseitig wirkenden Kolbens 15 (15A) ausgebildet.

Am Umfang des vorderen Zylinderblocks 1 ist ein Kühlmittelgas-Einlaßanschlußstück vorgesehen, dessen Öffnung 12 einerseits mit einer externen Kühlmittelgas-Leitung (nicht dargestellt) und andererseits mit dem Taumelscheiben-Raum 11 verbunden ist. Daher wird der Taumelscheiben-Raum 11 durch Unterdruck mit Kühlmittelgas gefüllt, und daher dient er auch als eine Saugkammer des Kompressors.

Das vordere und hintere Gehäuse 18, 19 wirken mit den Ventilplatten 3, 4 derart zusammen, um darin Auslaßkammern 23, bzw. 24 auszubilden, die über in den Ventilplatten ausgebildete Auslaßöffnungen 3c, 4c mit den jeweiligen Zylinderbohrungen in Verbindung bringbar sind. Die Ventilplatten 3, 4 haben Auslaßventile 31, 32 nach der Blatt- Bauweise, um die Strömung des Kühlmittelgases zu steuern, das durch die Öffnungen 3c, 4c in die jeweiligen Auslaßkammern 23, 24 gefördert wird. Und sie haben Halter 33, 34, um den maximalen Öffnungsgrad der Auslaßventilblätter zu begrenzen. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, ist jedes Blattventil und sein Halter über Schraubenbolzen 35, 36 mit der Ventilplatte verbunden. Die im vorderen Gehäuse 18 befindliche Auslaßkammer 23 hat eine Auslaßleitung 25, die mit einer äußeren Auslaßleitung (nicht dargestellt) verbunden ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, erstreckt sich das vordere Ende der Antriebswelle 7 durch das vordere Gehäuse 18, und sie hat eine auf ihr montierte Lippendichtung 26, um die Welle gegen Leckage von komprimiertem Kühlmittelgas abzudichten, wobei das gegenüberliegende hintere Ende der Welle sich in die Auslaßkammer 24 im hinteren Gehäuse 19 erstreckt. In der Antriebswelle 7 ist eine zentrale axiale Leitung 37 ausgebildet, dessen hinteres Ende sich zur Auslaßkammer 24 hin öffnet und am gegenüberliegenden Ende, sich über eine Vielzahl von radial in der Antriebswelle ausgebildeten Löchern 38 zur Auslaßkammer 23 hin öffnet. Somit sind die vordere und die hintere Auslaßkammer 23, 24 über die axiale Leitung 37 und die in der Antriebswelle 7 befindlichen Löchern 38 direkt miteinander verbunden, so daß komprimiertes, in die hintere Auslaßkammer gefördertes Kühlmittelgas durch die axialen und radialen Leitungen in die vordere Auslaßkammer strömt, von wo aus es zusammen mit dem komprimierten und direkt in die vordere Auslaßkammer geförderten Gas durch die Auslaßleitung 25 abgeführt wird.

Gemäß den Fig. 1, 7 und 8 ist das vordere und hintere Gehäuse 18, 19 auf ihrer Innenfläche mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 18a, 19a versehen. Die Vorsprünge 19a im hinteren Gehäuse liegen am Außenring 9a des hinteren Kegelrollenlagers 9 an, dessen Innenring 9b durch eine ringförmige, am äußeren Ende des vergrößerten Bereichs 7b der Antriebswelle 7 ausgebildeten Schulterabschnitts gehalten wird. Zwischen den Vorsprüngen 18a im vorderen Gehäuse und dem vorderen Kegelrollenlager 8 ist eine ringförmige Vorspannfeder 20 angeordnet, wobei ihre äußere Umfangskante durch Schulterabschnitte der Vorsprünge 18a gehalten wird, und deren innere Umfangskante in Anlage mit dem Außenring 8a des vorderen Lagers gehalten wird, dessen Innenring 8b durch einen ringförmigen Schulterabschnitt gehalten wird, der an einem äußeren Ende eines weiteren vergrößerten Bereichs 7a der Antriebswelle ausgebildet ist. Durch diese Anordnung werden Schubkräfte, die durch die Antriebswelle 7 gemäß Fig. 1 nach rechts ausgeübt werden, über das hintere Lager 9 vom hinteren Gehäuse 19 aufgenommen; und die links gerichteten Kräfte werden über das Lager 8 und die Vorspannfeder 20 durch das vordere Gehäuse 18 abgestützt. Die Feder 20 wird nachgiebig verformt, wenn das vordere Gehäuse 18, die Ventilplatte 3 und der Zylinderblock 1 durch die Schraubenbolzen 21 miteinander verspannt werden, wodurch eine axiale Vorspannung über das Lager 8 auf die Antriebswelle 7 aufgebracht wird.

Die oben erwähnten, in den Bohrungen 1a, 2a untergebrachten, Saugventile 27, 28 nach der Drehbauart sind zusammen mit Dichtringen 39 bzw. 40 auf den erweiterten Abschnitten 7a, 7b der Antriebswelle mittels eines Längskeils (nicht dargestellt) montiert, um zusammen mit der Antriebswelle, in der durch den Pfeil Q nach Fig. 3 angezeigten Richtung, zu drehen, jedoch in Längsrichtung der Welle zu gleiten. Wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, ist das Saugventil 27 nach innen konisch ausgebildet, und es hat benachbart zur Auslaßkammer 23 einen Abschnitt 27a mit großem Durchmesser bzw. benachbart zum Taumelscheibenraum 11 einen Abschnitt 27b mit kleinem Durchmesser ausgebildet, wobei die Umfangsfläche der Ventilaufnahmebohrung 1a komplementär gestaltet ist, so daß das Ventil enganliegend in seine Bohrung paßt. Das gleiche trifft auf das hintere Saugventil 28 und seine korrespondierende Bohrung 2a zu. Wie in den Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellt, ist in den Saugventilen 27, 28 eine Fluidleitung 29, 30 ausgebildet, wobei jede eine Einlaßöffnung 29a, 30a, die in direkter Verbindung mit der Saugkammer oder dem Taumelscheibenraum 11 ist, und eine Auslaßöffnung 29b, 30b hat, die zur Außenfläche 27c, 28c des Saugventils hin geöffnet ist und mit den Zylinderbohrungen in Verbindung bringbar ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, sind genausoviele Saugöffnungen 1b wie Zylinderbohrungen 13, 13A schräg im Zylinderblock 1 unter den gleichen Winkelabstandsintervallen wie die Zylinderbohrungen ausgebildet. Jede Saugöffnung 1b erstreckt sich zwischen seiner zugeordneten Zylinderbohrung und der Umfangsfläche der Zentralbohrung 1a, so daß die im drehbaren Saugventil 27 angeordnete Fluidleitung 29 mit der Saugöffnung zur Deckung gebracht werden kann, wodurch der Taumelscheibenraum 11 fluidisch mit der Zylinderbohrung über die Fluidleitung 29 und die Öffnung 1b in Abhängigkeit der Position des Kolbens in der Zylinderbohrung verbunden wird. Wie bereits in der Fig. 4 zu erkennen ist, die ähnlich der Fig. 3 ist, sind im hinteren Saugventil 28 ausgebildete Saugöffnungen 2b genauso ausgebildet und ebenso in ihrer Wirkungsweise, wie die oben beschriebenen im vorderen Saugventil 27 ausgebildeten Saugöffnungen 1b.

Um noch genauer zu sein, wird auf den Zustand des Kompressors Bezug genommen, wie er in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt ist; dabei ist der doppelt wirkende Kolben 15a, der in den Zeichnungen oben dargestellt ist, in seinem OT (oberer Totpunkt) bezüglich der Zylinderbohrungen 13A angeordnet und in seinem UT (unterer Totpunkt) bezüglich der Zylinderbohrung 14A angeordnet. In der Position des Kolben 15A ist die Saugöffnung 1b für die Zylinderbohrung 13A gerade dabei zur Fluidleitung 29 hin geöffnet zu werden, um mit dem Taumelscheiben-Raum 11 verbunden zu werden, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, so daß Kühlmittelgas in die Fluid-Arbeitskammer Pa hineingezogen wird, in der der Kolben 15A gerade dabei ist, den Saughub auszuführen. Andererseits ist die Saugöffnung 2b für die Zylinderbohrung 14a mittels des hinteren Saugventils 28 gerade geschlossen worden, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Das heißt, daß die Fluidleitung 30 des hinteren Saugventils 28 gerade hinter die Saugöffnung 2b bewegt worden ist, wodurch die Verbindung zwischen dem Taumelplatten-Raum 11 und der Fluidarbeitskammer Pb geschlossen wurde, in welcher der Kolben 15a gerade dabei ist, seine Kompression und den Förderhub zu beginnen, um das Kühlmittelgas, welches vorher in die Fluidarbeitskammer eingesaugt wurde, zu komprimieren. Derartiges Ansaugen, Komprimieren und Fördern von Kühlmittelgas wird in den Fluidarbeitskammern P der anderen paarweise gebildeten Zylinderbohrungen 13, 14 auf die gleiche Weise durchgeführt, wie in den Kammern Pa, Pb.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, hat das Saugventil gemäß dem Ausführungsbeispiel keine Öffnungsverzögerung, wie dies bei einem Saugventil nach der Blattbauart der Fall ist, und daher kann im Taumelscheibenraum 11 befindliches Kühlmittelgas, sobald zwischen dem Taumelscheibenraum und der Zylinderbohrung ein Differenzdruck auftritt, schnell in die Zylinderbohrung 13, 14 strömen, wobei dann die Fluidleitung 29, 30 zur Zylinderbohrung hin über die Saugöffnung 1b, 2b geöffnet ist. Da Kühlmittelgas für einen Kompressionsvorgang ohne die oben erwähnte Verzögerung schnell eingesaugt werden kann, ist die volumetrische Leistungsfähigkeit des Kompressors gegenüber der vorher erwähnten herkömmlichen Bauart, der mit Saugventilen nach der Blattbauart ausgestattet ist, verbessert worden. Da weiterhin im Taumelscheibenraum befindliches Kühlmittelgas mittels Unterdruck in die Fluidarbeitskammer über relativ kurze im Saugventil ausgebildete Leitungen 1b, 2b zugeführt wird, kann der Gasströmungswiderstand im Vergleich mit dem Kompressor nach dem Stand der Technik, der längere Leitungen aufweist, verringert werden, so daß der Druckverlust verringert ist und die Leistungsfähigkeit des Kompressors verbessert ist.

Weiterhin kann durch die Verwendung des Saugventils 27, 28 nach der Drehbauart auf im Zylinderblock ausgebildete axiale Leitungen verzichtet werden, die die vordere und hintere Saugkammer mit dem Taumelscheibenraum verbinden, und weiterhin können die in der Zylinderblockanordnung ausgebildeten Auslaßleitungen gemäß dem herkömmlichen Kompressor durch das Vorsehen von der in der Antriebswelle 7 ausgebildeten zentralen Axialauslaßleitung 37 ersetzt werden, die die vordere und die hintere Auslaßkammer 23, 24 miteinander verbindet. Offensichtlicherweise ist es damit möglich, die Zylinderbohrungen derart anzuordnen, daß die Zylinderblockanordnung kleiner in der Baugröße als früher konstruiert werden kann. Somit kann Kompaktheit und damit auch geringes Gewicht des Kompressors erreicht werden, ohne seine Gesamtfestigkeit zu beeinträchtigen.

Gemäß den Fig. 1, 2, 5 und 6 ist das vordere und hintere Kegelrollenlager 8, 9, die Ventilplatten 3, 4 und die Saugventile 27, 28 relativ zueinander derart angeordnet, daß jeweils ein vorderer und ein hinterer ringförmiger Raum S₁, S₂ um die Antriebswelle 7 herum ausgebildet wird. Diese Räume S₁, S₂ sind über die Lager 8, 9 mit den Auslaßkammern 23, 24 verbunden, und daher mit Kühlmittelgas gefüllt, welches unter Auslaßdruck steht. Weiterhin sind die in den jeweiligen Bohrungen 1a, 2a angeordneten Saugventile 27, 28 mit ihren größeren Enden 27a, 28a etwas von der benachbarten Seite der Positionsvorsprünge 3b, 4b der Ventilplatten 3, 4 beabstandet, wodurch, wie besonders gut in Fig. 2 zu erkennen ist, ein schmaler Spalt dazwischen ausgebildet wird. In den vergrößerten Abschnitten 7a, 7b ist die Antriebswelle 7 mit Schmieröllöchern 7c, 7d versehen, die in radialer Richtung ausgebildet sind und, die die axiale Auslaßleitung 37 in der Antriebswelle mit den Räumen S₁, S₂ verbinden. Diese Löcher 7c, 7d sind in Richtung des oben erwähnten Spalts gebohrt, der zwischen den Saugventilen 27, 28 und den Vorsprüngen 3b, 4b der Ventilplatte ausgebildet ist.

Da die Saugventile 27, 28 an ihren größeren Enden 27a, 28a einem relativ hohen Auslaßdruck und an ihren kleineren Enden 27b, 28b niedrigem Unterdruck ausgesetzt sind, können die Ventile einwärts entlang der konisch ausgebildeten gepaarten Flächen der Ventilaufnahmebohrungen 1a, 2a mittels der Druckdifferenz gedrückt werden. Somit kann jedes Saugventil in seiner Bohrung gedreht werden, während ein enger dichtender Kontakt mit der Bohrungsfläche aufrechterhalten wird.

Weiterhin kann ein Teil des Schmieröls, das sich auf der Oberfläche der Auslaßleitung 37 befindet und das zusammen mit dem durch sie hindurchfließenden Kühlmittelgas mitbewegt wird, den Löchern 7c, 7d zugeführt werden, um mittels der durch die Drehung der Antriebswelle 7 erzeugten Zentrifugalkraft in die Räume S₁, S₂ gespritzt zu werden. Ein Teil des Spritzöls gelangt in den Spalt zwischen den gepaarten Flächen der Saugventile und ihrer Aufnahmebohrungen mittels der oben erwähnten Ansaug-Auslaßdruckdifferenz, um diese Flächen zu schmieren, so daß eine ruhige Drehbewegung der Saugventile ermöglicht wird. Dieses Öl dient nicht nur als Schmiermittel, sondern es dient auch als Abdichtungsmittel, um das Saugventil gegenüber seiner Aufnahmebohrung abzudichten. Das in die Räume S₁, S₂ zugeführte Schmieröl wird auch zur Schmierung der Kegelrollenlager 8, 9 verwendet.

Sollte eine der gepaarten Flächen, nach einer längeren Einsatzperiode des Kompressors, durch Gleitreibung verschlissen werden, so kann ein gut dichtender Kontakt des Saugventils mit der Umfangsfläche der Bohrung aufrechterhalten werden, indem das Ventil einwärts entlang der Antriebswelle 7 genau um die Entfernung verschoben wird, die notwendig ist, um den Verschleiß zu kompensieren. Diese Selbst-Kompensationsfähigkeit der Saugventile sind auch wirksam, um irgendeinen Spalt zu füllen, der durch unterschiedliche Ausdehnungsraten entstehen kann, der auf möglichen Unterschieden in den Ausdehnungskoeffizienten des Zylinderblocks und der Saugventile bei ihrer Erwärmung, während des Betriebs des Kompressors beruht. Daher kann eine erfolgreiche Abdichtung unter jeglichen Temperaturänderungen während des Betriebs des Kompressors aufrechterhalten werden. Werden die Saugventile 27, 28 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, so kann der Kompressor sogar leichtgewichtiger hergestellt werden.

Es ist klar, daß die vorliegende Erfindung in anderer Gestalt und in anderen Modifikationen enthalten sein kann, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Löchern 38 ausgebildet werden, um auf direkte Weise mit dem Raum S₁ verbunden zu werden. Die derart ausgebildeten Löcher können sowohl die Funktion einer Fluidleitung als auch die Funktion eines Öllochs haben, so daß man ohne das Ölloch 7c auskommen kann, daher kann die Bearbeitung der Kompressorteile vereinfacht werden. Bei dieser Anordnung der Löcher 38 fließt Kühlmittelgas, das durch die Auslaßleitung 37 und die Löcher 38 hindurchgeht, durch den Freiraum zwischen den Rollen 8c und dem Außen- und Innenring 8a, 8b des Lagers 8 in die vordere Auslaßkammer 23. Somit schmiert offensichtlich im Kühlmittelgas enthaltenes Schmieröl sowohl die Umfangsfläche des Saugventils 27c als auch das Lager 8. Es ist weiterhin zu erwähnen, daß das Saugventil nach der Drehbauart und seine Aufnahmebohrung nicht notwendigerweise konisch ausgeführt sein müssen, sondern eine zylindrische Form haben können. Bei dieser Gestaltung kann der Spalt zwischen den gepaarten Flächen des Ventils und seiner Bohrung größer ausgeführt sein als bei einer konischen Gestaltung; er kann jedoch mit Schmieröl, das durch die Löcher 7c, 7d zugeführt wird, gefüllt sein, um als Dichtmittel zu dienen.

Ein Taumelscheibenkompressor hat eine Zylinderblockanordnung mit einem darin ausgebildeten Raum, in dem sich eine Taumelscheibe befindet und der ebenso als Saugkammer des Kompressors dient, und er hat eine drehbar im Zylinderblock gelagerte Antriebswelle, in der eine axiale Auslaßleitung zum Verbinden der vorderen und der hinteren Auslaßkammer ausgebildet ist. Der Kompressor hat weiterhin je ein vorderes und ein hinteres Saugventil nach der Drehbauart, das drehfest auf der Antriebswelle montiert ist und jeweils in einer Bohrung eingepaßt ist, die zentral im Zylinderblock ausgebildet ist, so daß eines seiner axialen Enden dem Unterdruck und das andere axiale Ende dem Auslaßdruck des Kühlmittelgases ausgesetzt ist. In jedem Saugventil ist eine Leitung ausgebildet, die in ständigem Kontakt mit dem Taumelscheibenraum ist und die in der Lage ist, ihre Leitung nach und nach in Synchronisation mit der Drehbewegung der Antriebswelle mit der Fluidarbeitskammer in Verbindung zu bringen. Die Antriebswelle ist mit einer Schmierölbohrung versehen, die sich radial von ihrer zentralen Auslaßleitung zu ihrem äußeren Umfang hin erstreckt und die derart ausgerichtet ist, daß Schmieröl zu den gleitenden Kontaktflächen zwischen dem Saugventil und seiner Aufnahmebohrung zugeführt wird.

Claims (8)

1. Taumelscheiben-Kühlkompressor mit:
einem Zylinderblock mit einem darin ausgebildeten Saugraum, einer Vielzahl axialer Zylinderbohrungen und je einer vorderen und hinteren radialen Zentralbohrung, wobei sich in jedem der Zylinderbohrungen ein hin und her bewegbarer doppelt wirkender Kolben befindet,
einem vorderen und hinteren Gehäuse, das mit den axialen Enden des Zylinderblocks verklemmt ist, und in denen jeweils eine vordere und eine hintere Auslaßkammer ausgebildet ist, die mit den Zylinderbohrungen verbindbar sind,
einer drehbar im Zylinderblock gelagerten Antriebswelle mit einer Taumelscheibe, die im Saugraum untergebracht ist und unter einem Neigungswinkel fest auf der Antriebswelle montiert ist, so daß sie eine Taumelbewegung ausführt, wenn sie durch die Antriebswelle gedreht wird, wobei jeder der Kolben mittels einer Schubeinrichtung von der Taumelscheibe gehalten wird, wodurch die Taumelbewegung der Taumelscheibe in eine axiale Hin- und Herbewegung eines jeden Kolbens in seiner zugeordneten Zylinderbohrung umgesetzt wird,
je einem vorderen und einem hinteren Saugventil, das in der vorderen bzw. in der hinteren Bohrung angeordnet ist, so daß die gegenüberliegenden axialen Enden eines jeden Saugventils einem Unter- bzw. einem Auslaßdruck des Kühlmittelgases ausgesetzt sind,
wobei jedes der Saugventile drehfest auf der Antriebswelle montiert ist und eine in sich ausgebildete in Verbindung mit dem Saugraum stehende Fluidleitung hat und in der Lage ist, diese Fluidleitung nach und nach in Synchronisation mit der Drehbewegung der Antriebswelle in Verbindung mit den Zylinderbohrungen zu bringen,
einer in der Antriebswelle ausgebildeten axialen Auslaßleitung, die in Verbindung mit den Auslaßkammern des vorderen und des hinteren Gehäuses ist.

2. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Saugventil eine äußere Umfangsfläche hat, die in Gleitkontakt mit der Umfangsfläche ihrer zugeordneten Zentralbohrung ist, wobei in der Antriebswelle ein Schmierölloch ausgebildet ist, das sich von der Auslaßleitung in radialer Richtung zur äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle an eine Stelle benachbart zu jedem Saugventil erstreckt.

3. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle mittels je einem vorderen und einem hinteren Lager gelagert ist, das jeweils in axialer Richtung außerhalb der Saugventile angeordnet ist, wobei das Schmierölloch auf der Antriebswelle an einer Stelle zwischen jedem Saugventil und seinem benachbarten Lager ausgebildet ist.

4. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager als Kegelrollenlager ausgebildet sind.

5. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle durch je ein vorderes und ein hinteres Lager gelagert ist, das in axialer Richtung außerhalb der Saugventile angeordnet sind.

6. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Ventilplatte hat, die zwischen jedem der Gehäuse und seinen benachbarten axialen Enden des Zylinderblocks angeordnet ist und, die eine zentral angeordnete Bohrung in sich ausgebildet hat, wobei sowohl das vordere als auch das hintere Lager in der Bohrung der Ventilplatte angeordnet ist.

7. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugventile in axial einwärtiger Richtung konisch ausgebildet sind und, daß Zentralbohrungen in komplementärer konischer Gestalt ausgebildet sind.

8. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der konisch ausgebildeten Saugventile ein Ende mit großem Durchmesser hat, das gegenüber seiner benachbarten Auslaßkammer liegt und ein Ende mit kleinem Durchmesser hat, das gegenüber dem Saugraum liegt.